JP5681564B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ベースと、ツール及び該ツールを取り付けるためのツール取付部を有するエンドエフェクタと、ベース及びツール取付部の間を接続する３組のアームとを備えたロボットに関する。特に、本発明は、エンドエフェクタを動作させるための動力を発生するエフェクタアクチュエータと、エフェクタアクチュエータにより発生された動力をエンドエフェクタに伝達する動力伝達機構とを備えたロボットに関する。

特許文献１に開示されるように、ベースと、ツール及び該ツールを取り付けるためのツール取付部を有したエンドエフェクタと、ベース及びツール取付部の間を接続する複数組のアームとを備えたパラレルリンクロボットがよく知られている。そのうち、３組のアームを備えるものは、デルタロボットとも称され、様々な生産工場において主としてワークのピッキング作業をするロボットに好適に利用されている。各組のアームは、ベースに揺動可能に連結される基端アームと、基端アーム及びツール取付部の間を接続する一対のリンクとを有し、一対のリンクは、パラレルリンク機構を構成する。このため、基端アームが揺動すると、エンドエフェクタがベースに対して同じ姿勢を保って移動する。

パラレルリンクロボットは、エンドエフェクタに所要の動作をさせるため、電気モータ等のエフェクタアクチュエータを備えることがあり、エンドエフェクタに動力を伝達するための構成が種々提案されている。例えば、ツール取付部にエフェクタアクチュエータを設置する構成が知られている（以下、便宜的に「直置き式」と称す）。特許文献１に開示されるように、エフェクタアクチュエータを収容したベースの底部とツール取付部との間に動力伝達用の回転軸を設ける構成も知られている（以下、便宜的に「センタ軸式」と称す）。その他、一対のリンクに取り付けられたエフェクタアクチュエータとツール取付部との間に動力伝達用の回転軸を設ける構成も提案されている（以下、便宜的に「リンク設置式」と称す）。

特表２００２−５３２２６９号公報

直置き式は、動力伝達用の部品が少ない点で有利である。しかし、一般にアクチュエータの電源及びコントローラはベースに設けられるので、電源ケーブル及び通信ケーブルを、ベースからツール取付部に設置されたエフェクタアクチュエータまで延在させなくてはならない。エンドエフェクタは自在に移動することが期待されるので、ケーブルを極力揺動させないようにしてケーブルを取り回すことが非常に困難である。

センタ軸式によれば、ケーブルをベース外で延在させる必要がない一方、構造が複雑化する。特に、エンドエフェクタが移動すると、ベースとエンドエフェクタとの間の距離が変わるので、動力伝達用の回転軸を伸縮させなくてはならない。この伸縮のための機構を設けると、摩擦によって塵芥が発生するおそれがある。

リンク設置式によれば、回転軸を伸縮させる必要がないので、塵芥の発生を抑制することができる。しかし、エンドエフェクタが移動すると、回転軸の向きが変わるので、回転軸の両端部に自在継手を適用する必要がある。このとき、回転軸のベース側の端部において、回転軸が自在継手を介して入力回転軸と連結され、回転軸のエフェクタ側の端部において、自在継手を介して回転軸が出力回転軸と連結される。入力回転軸はエフェクタアクチュエータの出力軸と接続され、出力回転軸はエンドエフェクタと接続される。

エフェクタアクチュエータはリンクに設置されているので、入力回転軸の向きは、エンドエフェクタの位置に応じて変わらない。一方、出力回転軸の向きは、エンドエフェクタの位置に応じて変わる。このため、入力回転軸が等速で回転していても、出力回転軸が増速及び減速を繰り返して回転することとなる。したがって、エンドエフェクタに所要の動作をさせるようエフェクタアクチュエータを制御することが非常に困難となる。

そこで本発明は、エンドエフェクタに所要の動作をさせるようにしてエフェクタアクチュエータを簡便に制御可能なロボットを提供することを目的としている。

本発明に係るロボットは、ベースと、ツール及び該ツールを取り付けるツール取付部を有するエンドエフェクタと、前記ベース及び前記ツール取付部の間を接続する３組のアーム機構と、前記エンドエフェクタを動作させる動力を発生するエフェクタアクチュエータと、前記エフェクタアクチュエータにより発生された動力を前記エンドエフェクタに伝達する動力伝達機構と、を備え、各前記アーム機構が、基端アームと、互いに平行に配置されてパラレルリンク機構を構成する第１リンク及び第２リンクと、を有し、前記基端アームは、その基端部にて前記ベースに揺動可能に連結され、前記第１リンク及び前記第２リンクは、それぞれの基端部にて前記基端アームの先端部に第１ジョイントを介して回転可能に連結され、且つ、それぞれの先端部にて前記ツール取付部に第２ジョイントを介して回転可能に連結され、前記３組のアーム機構のうち一つが、第３リンクと、前記エフェクタアクチュエータが取り付けられる第４リンクとを更に有し、当該一つのアーム機構の基端アームと前記第３リンクとがパラレルリンク機構を構成するように、前記第３リンクの基端部が前記ベースに回動可能に連結されると共に前記第３リンクの先端部と当該一つのアーム機構の基端アームの先端部とが前記第４リンクにそれぞれ回動可能に連結され、前記動力伝達機構は、前記エフェクタアクチュエータと接続される入力回転軸と、前記エンドエフェクタと接続される出力回転軸と、を備え、前記入力回転軸に第１自在継手を介して中間回転軸の一端部が連結され、前記中間回転軸の他端部に第２自在継手を介して前記出力回転軸が連結され、且つ、前記入力回転軸の軸線が前記出力回転軸の軸線と平行に延在するよう構成されている。ここで、「ジョイント」は、２つの部材を互いに２軸周り又は３軸周りに回動可能に接続する部材を意味し、例えば、球面ジョイント、自在継手等が例示される。

前記構成によれば、エフェクタアクチュエータがツール取付部に直接設置されないので、エフェクタアクチュエータに接続されるケーブルを比較的簡単に取り回すことができる。また、３組のアームのうちの一つが、第３リンク及び第４リンクを有し、第３リンクが基端アームとパラレルリンク機構を構成するようにして第４リンクが設けられ、この第４リンクにエフェクタアクチュエータが取り付けられている。このため、エフェクタアクチュエータが接続される入力回転軸の軸線と、エンドエフェクタが接続される出力回転軸の軸線とが互いに平行に延在した状態を維持することができる。したがって、動力伝達機構が２つの自在継手を備えていても、出力回転軸の回転速度を入力回転軸の回転速度に同期させることができる。これにより、ツールが所要の動作をするようにツールアクチュエータを簡単に制御することができる。

前記動力伝達機構は、前記第１自在継手、前記中間回転軸、及び前記第２自在継手を、前記第１ジョイント、前記第１リンク及び前記第２リンク、及び前記第２ジョイントとはそれぞれ別個に備えていてもよい。これにより、上記作用を奏する動力伝達機構を実現することができる。

前記第１自在継手が、前記第１ジョイントよりも前記ベースに近位に配置され、且つ、前記第２自在継手が、前記第２ジョイントよりも前記エンドエフェクタに近位に配置され、前記中間回転軸が、前記第１リンク及び前記第２リンクと平行に延在していてもよい。

前記構成によれば、第２自在継手及び出力回転軸をエンドエフェクタに近づけることができるので、エンドエフェクタ周辺の構造が大型化するのを抑制することができる。また、エンドエフェクタの位置に関わらず、中間回転軸を伸縮させる必要がないので、塵芥の発生を良好に抑制することができる。

前記第１自在継手が、前記第１ジョイントよりも前記ベースから遠位に配置され、前記第２自在継手が、前記第２ジョイントよりも前記エンドエフェクタに近位に配置され、前記動力伝達機構が、前記中間回転軸を軸線方向に伸縮させる伸縮部を更に有していてもよい。

前記構成によれば、第２自在継手及び出力回転軸をエンドエフェクタに近づけることができるので、エンドエフェクタ周辺の構造が大型化するのを抑制することができる。また、エンドエフェクタの位置が変化したとき、中間回転軸の距離変化量が、センタ軸式と対比して小さくなるので、塵芥の発生も好適に抑制することができる。

前記エフェクタアクチュエータの電源部と、前記電源部から前記エフェクタアクチュエータに給電する給電体とを更に備え、前記基端アームが中空空間を有し、前記電源部が前記ベースに設けられ、前記給電体が前記基端アームの前記中空空間を延在していてもよい。

前記構成によれば、給電体が外部に露出することがなく、給電体によりアームの動作が妨げられるような不都合を好適に回避することができる。

本発明によれば、ツールに所要の動作をさせるようにエフェクタアクチュエータを簡便に制御することができるようになる。

本発明の実施形態に係るロボットの概念図である。 本発明の第１実施形態に係るロボットの一部を模式的に示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係るロボットの一部を模式的に示す側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。同一又は相当する要素には全ての図を通じて同一の符号を付し、重複する詳細な説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るロボット１の概念図である。図１に示すロボット１は、いわゆるパラレルリンクロボットに分類され得る産業ロボットであり、食品、薬品、化粧品又は小型電子部品の生産工場においてワーク（図示せず）のピッキング作業をするロボットに好適に利用される。ロボット１は、ベース２、エンドエフェクタ３、３組のアーム機構４、及び３つのアームアクチュエータ５を主として備える。

ベース２は、例えば、バケット状に形成され、生産工場内の架台（図示せず）に固定される。エンドエフェクタ３は、ピッキング作業をするためのツール１１と、ツール１１を取り付けるためのツール取付部１２とを有している。ツール取付部１２は、例えば、略平板状に形成され、概ね水平に配置される。ツール１１は、ツール取付部１２の下面に取外し可能に取り付けられる。各組のアーム機構４は、ベース２とツール取付部１２との間を接続している。複数のアームアクチュエータ５は、例えば電気モータであり、複数のアーム機構４に個別に設けられている。

各アーム機構４は、基端アーム１５と、互いに平行に配置されてパラレルリンク機構を構成する第１リンク１６及び第２リンク１７とを有する。基端アーム１５は、その基端部にてベース２に円筒状の枢軸１８を介して連結され、枢軸１８の軸線周りに揺動可能になっている。枢軸１８の軸線は、ロボット１の動作に関わらず不動である第１基準面ＲＰ１（図２参照）内に配置され且つベース２の中心軸線を基準として１２０度回転対称に配置される。また、典型的には、ベース２が架台に固定されるときに、第１基準面ＲＰ１（後述するように第２基準面ＲＰ２に平行）が水平に配置される。アームアクチュエータ５は、互いに独立して対応するアーム機構４を駆動する。

第１リンク１６及び第２リンク１７は、それぞれの基端部にて基端アーム１５の先端部に第１ジョイント１９ａ，１９ｂを介して回転可能に連結され、且つ、それぞれの先端部にてツール取付部１２に第２ジョイント２０ａ，２０ｂを介して回転可能に連結されている。第１リンク１６及び第２リンク１７は、基端アーム１５の先端部を挟むようにして配置されている。第１リンク１６は、第２リンク１７と平行に配置されており、第１ジョイント１９ａ及び第２ジョイント２０ａの間の距離は、第１ジョイント１９ｂ及び第２ジョイント２０ｂの間の距離と等しい。一対の第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分は、一対の第２ジョイント２０ａ，２０ｂ間を結ぶ線分と平行であり且つ同じ長さを有している。

このようにして、第１リンク１６、第２リンク１７、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ及び第２ジョイント２０ａ，２０ｂは、パラレルリンク機構を構成している。本実施形態では、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ及び第２ジョイント２０ａ，２０ｂのいずれもが自在継手である。また、合計６個の第２ジョイント２０ａ，２０ｂが、第１基準面ＲＰ１と平行な第２基準面ＲＰ２（図２参照）内に配置されている。したがって、アーム機構４が動作すると、第２基準面ＲＰ２が第１基準面ＲＰ１と平行のままでエンドエフェクタ３が移動する。このとき、エンドエフェクタ３は、３軸方向に直線運動可能である一方、回転運動することはない。

３組のアーム機構４のうち一つ（以下、当該組を「駆動用アーム４Ａ」と称する）は、更に、第３リンク２１及び第４リンク２２を有している。第３リンク２１は、駆動用アーム４Ａの基端アーム１５と共にパラレルリンク機構を構成している。つまり、第３リンク２１の基端部は、ベース２に円筒状の枢軸２３を介して揺動可能に連結されている。第３リンク２１の先端部は、第４リンク２２に円筒状の枢軸２４を介して揺動可能に連結されている。基端アーム１５の先端部も、第４リンク２２に円筒状の枢軸２５を介して揺動可能に連結されている。第３リンク２１は、基端アーム１５と平行に配置されている。枢軸２３，２４間の距離は、枢軸１８，２５間の距離と等しい。枢軸１８，２３間を結ぶ線分は、枢軸２４，２５間を結ぶ線分と平行であり且つ同じ長さを有している。さらに、第４リンク２２を基端アーム１５に連結する枢軸２５の軸線は、第１リンク１６及び第２リンク１７を基端アーム１５にそれぞれ連結する第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分上に位置している。このため、基端アーム１５がアームアクチュエータ５により駆動されると、第３リンク２１が基端アーム１５と平行のままで揺動する。そして、前述のとおりエンドエフェクタ３がベース２に対する姿勢を変えずに移動し、且つ、第４リンク２２もベース２に対する姿勢を変えずに移動する。

図２は、本発明の第１実施形態に係るロボット１の一部を模式的に示す側面図である。このロボット１は、エフェクタアクチュエータ６及び動力伝達機構７を更に備えている。エフェクタアクチュエータ６は、エンドエフェクタ３を動作させるための動力を発生する。本実施形態においては、エフェクタアクチュエータ６が電気モータであるとし、エフェクタアクチュエータ６がその出力軸に回転動力を発生するものとしている。エンドエフェクタ３の動作の態様は特に限定されない。エフェクタアクチュエータ６により発生される動力に基づき、ツール１１が中心軸線周りに回転してもよいし、ツール取付部１２の姿勢が変化してもよい。本実施形態では、特段説明しない限り、エフェクタアクチュエータ６が単一であり、エフェクタアクチュエータ６により発生される動力に基づき、ツール１１が回転するものとしている。

エフェクタアクチュエータ６は、第４リンク２２に設けられたアクチュエータステー２９に固定されている。前述したとおり、第４リンク２２の第１基準面ＲＰ１に対する向きは、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。このため、エフェクタアクチュエータ６の出力軸の軸線の第１基準面ＲＰ１に対する向きも、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。

動力伝達機構７は、エフェクタアクチュエータ６により発生された動力をエンドエフェクタ３のツール１１に伝達する。動力伝達機構７は、入力回転軸３１、出力回転軸３５及び減速機３６を有している。そして、動力伝達機構７は、入力回転軸３１に第１自在継手３２を介して中間回転軸３３の一端部が連結され、中間回転軸３３の他端部に第２自在継手３４を介して出力回転軸３５が連結され、且つ、入力回転軸３１の軸線が出力回転軸３５の軸線と平行に延在するよう構成されている。第１自在継手３２及び第２自在継手３４は、２つの部材を互いに２軸周り又は３軸周りに回動可能に接続する部材であること及び回転動力を伝達する機能を有することが求められ、例えばカルダンジョイントを好適に適用することができる。

入力回転軸３１は、エフェクタアクチュエータ６の出力軸と締結される。出力回転軸３５は、減速機３６を介してツール１１と接続されている。減速機３６は、出力回転軸３５の回転を減速してツール１１に伝達する。本実施形態のように出力回転軸３５がツール１１の回転軸と平行である場合、減速機３６を例えば平歯車列により構成することができる。減速機３６はツール取付部１２の上面に固定されている。中間回転軸３３は、入力回転軸３１と出力回転軸３５との間に配置される。第１自在継手３２は、中間回転軸３３の一端部を入力回転軸３１に連結する。第２自在継手３４は、中間回転軸３３の他端部を出力回転軸３５に連結する。第１自在継手３２、中間回転軸３３及び第２自在継手３４は、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ、第１リンク１６、第２リンク１７及び第２ジョイント２０ａ，２０ｂとは別個に設けられている。中間回転軸３３は、第１リンク１６及び第２リンク１７が対向する方向において、第１リンク１６及び第２リンクの中間に配置されている。そのため、第１自在継手３２は、第１ジョイント１９ａ，１９ｂの中間に配置されており、第２自在継手３４は、第２ジョイント１９ａ，１９ｂの中間に配置されている。

第１自在継手３２は、アクチュエータステー２９に固定され、且つ、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分よりもベース２に近位に配置されている。第１自在継手３２も第１ジョイント１９ａ，１９ｂも、第４リンク２２に対する相対位置が変わらない。このため、第１自在継手３２の第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分に対する相対位置も、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。第２自在継手３４は、ツール取付部１２に固定され、且つ、第２ジョイント２０ａ，２０ｂ間を結ぶ線分よりもベース２に近位に配置されている。第２自在継手３４も第２ジョイント２０ａ，２０ｂも、ツール取付部１２に対する相対位置が変わらない。このため、第２自在継手３４の第２ジョイント２０ａ，２０ｂ間を結ぶ線分に対する相対位置も、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。

第１ジョイント１９ａ，１９ｂと第１自在継手３２との間の距離は、第２ジョイント２０ａ，２０ｂと第２自在継手３４との間の距離と等しい。また、第１ジョイント１９ａ，１９ｂと第１自在継手３２との間の線分は、第２ジョイント２０ａ，２０ｂと第２自在継手３４との間の線分と平行である。したがって、中間回転軸３３は、第１リンク１６及び第２リンク１７が平行に並べられている面よりもベース２に近位に且つツール１１に近位に配置される。また、中間回転軸３３は、第１リンク１６及び第２リンク１７と平行に延在する。そして、第１自在継手３２と第２自在継手３４との間の距離は、エンドエフェクタ３の位置に関わらず、第１ジョイント１９ａ及び第２ジョイント２０ａの間の距離と等しい。

入力回転軸３１は、第４リンク２２に固定されたエフェクタアクチュエータ６の出力軸と締結されているので、入力回転軸３１の軸線の第１基準面ＲＰ１に対する向きは、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。出力回転軸３５は、第２自在継手３４を介して中間回転軸３３と連結され、且つ、ツール取付部１２に固定された減速機３６に向けて延在している。第２自在継手３４のエンドエフェクタ３に対する相対位置は、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。このため、出力回転軸３５の軸線の第１基準面ＲＰ１に対する向きも、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。

そして、エフェクタアクチュエータ６、入力回転軸３１、出力回転軸３５及び減速機３６は、入力回転軸３１の軸線が出力回転軸３５の軸線と平行に延在するよう、予め配置される。このため、エンドエフェクタ３の位置が変化しても、入力回転軸３１の軸線は、出力回転軸３５の軸線と平行な状態を保ち続ける。したがって、入力回転軸３１が等速回転すると、中間回転軸３３は二分の一回転を１周期として増速及び減速を繰り返すようにして不等速回転をすることとなるが、出力回転軸３５は、入力回転軸３１と同じ速度で等速回転する。すなわち、エフェクタアクチュエータ６の出力軸の回転と出力回転軸３５の回転とを同期させることができる。したがって、エフェクタアクチュエータ６の制御を通じて、エンドエフェクタ３に所要の動作を容易に行わせることができる。つまり、エンドエフェクタ３の位置及び中間回転軸３３の向きに関わらず、ツール１１の回転位置を簡単に制御することができる。

しかも、この構成によれば、エンドエフェクタ３の位置に関わらず、第１自在継手３２と第２自在継手３４との間の距離が変わらない。このため、従前のセンタ軸式のように、動力伝達機構７に、中間回転軸３３を伸縮させるための機構を付加しなくてもよい。したがって、動力伝達機構７が複雑化するのを抑制することができるし、塵芥の発生を良好に抑制することができる。

本実施形態においては、駆動用アーム４Ａにパラレルリンク機構を新規に付加したことにより、入力回転軸３１の軸線を出力回転軸３５の軸線と平行な状態に保つことを実現している。パラレルリンク機構を新規に付加するにあたり、元もと駆動用アーム４Ａを構成していた基端アーム１５が、パラレルリンク機構を成す２つの揺動節のうちの一つとして機能している。このため、一本のリンク（第３リンク２１）を追加するだけでパラレルリンク機構が新規に付加され、部品点数が増加するのを極力抑制することができる。

また、従前の直置き式と対比すると、エフェクタアクチュエータ６をベース２に近づけて配置することができるので、エフェクタアクチュエータ６に接続されるケーブル４２を比較的容易に取り回すことができるし、ケーブル４２の揺動を好適に抑制することができる。特に、本実施形態においては、基端アーム１５が長手方向に延びる中空空間４１を有し、ケーブル４２がこの中空空間４１を延在している。したがって、ベース２の内部に収容されたエフェクタアクチュエータ６の電源４３及びコントローラ４４からエフェクタアクチュエータ６までの間で、ケーブル４２が外部に露出するのを極力抑制することができる。このため、ケーブル４２がアーム機構４その他部品の動作の妨げとなるのを良好に抑制することができる。

そして、本実施形態においては、第２自在継手３４がエンドエフェクタ３に近位に配置される。このため、動力伝達機構７のうち第２自在継手３４よりも動力が伝達される方向における下流側において、構造がコンパクトになる。本実施形態では、中間回転軸３３が、第１リンク１６及び第２リンク１７が平行に並べられている面よりもベース２に近位に且つエンドエフェクタ３に近位に配置されているが、中間回転軸３３の配置はこれに限定されない。中間回転軸３３は、第１リンク１６及び第２リンク１７が平行に並べられている面上に配置されていてもよいし、第１リンク１６及び第２リンク１７が平行に並べられている面よりもベース２から遠位に且つエンドエフェクタ３から遠位に配置されていてもよい。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係るロボット３０１の一部を模式的に示す側面図である。以下、上記実施形態との相違を中心にして説明する。図３に示すように、このロボット３０１においても、駆動用アーム３０４Ａが、第１実施形態と同様にして第３リンク２１及び第４リンク２２を有し、枢軸２５の軸線が、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分上に位置している。このため、エンドエフェクタ３がアーム機構の動作に関わらずベース２に対する姿勢を変えることなく移動し、また、第４リンク２２の第１基準面ＲＰ１に対する向きが、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。エフェクタアクチュエータ６は、かかる第４リンク２２に設けられたアクチュエータステー３２９に固定されている。このため、エフェクタアクチュエータ６の出力軸の軸線の第１基準面ＲＰ１に対する向きが、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。

動力伝達機構３０７は、入力回転軸３３１、第１自在継手３３２、中間回転軸３３３、第２自在継手３３４及び出力回転軸３３５を有している。入力回転軸３３１は、エフェクタアクチュエータ６の出力軸と締結されている。本実施形態に係る動力伝達機構３０７においても、第１自在継手３３２、中間回転軸３３３及び第２自在継手３３４が、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ、第１リンク１６及び第２リンク１７及び第２ジョイント２０ａ，２０ｂとはそれぞれ別個に設けられており、中間回転軸３３３が、第１リンク１６及び第２リンク１７が対向する方向において第１リンク１６及び第２リンク１７の中間に配置されている。

第１自在継手３３２は、アクチュエータステー３２９に固定され、且つ、第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分よりもベース２から遠位に配置されている。第１自在継手３３２も第１ジョイント１９ａ，１９ｂも、第４リンク２２に対する相対位置が変わらない。このため、第１自在継手３３２の第１ジョイント１９ａ，１９ｂ間を結ぶ線分に対する相対位置も、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。第２自在継手３３４は、ツール取付部１２に固定され、且つ、第２ジョイント２０ａ，２０ｂ間を結ぶ線分よりもベース２に近位に配置されている。第２自在継手３３４も第２ジョイント２０ａ，２０ｂも、ツール取付部１２に対する相対位置が変わらない。このため、第２自在継手３３４の第２ジョイント２０ａ，２０ｂ間を結ぶ線分に対する相対位置も、エンドエフェクタ３の位置に関わらず変わらない。

第１ジョイント１９ａ，１９ｂと第１自在継手３３２との間の線分は、第２ジョイント２０ａ，２０ｂと第２自在継手３３４との間の線分と平行である。すると、側面視における第１リンク１６と中間回転軸３３３の交点をＸとすると、交点Ｘ、第１ジョイント１９ａ及び第１自在継手３３２を頂点とする側面視三角形は、エンドエフェクタ３の位置に関わらず、交点Ｘ、第２ジョイント２０ａ及び第２自在継手３３４を頂点とする側面視三角形と相似になる。このため、入力回転軸３３１の軸線と出力回転軸３３５の軸線とを予め平行に延在するようにして配置しておけば、エンドエフェクタ３の位置に関わらず、入力回転軸３３１の軸線が出力回転軸３３５の軸線と平行な状態を維持する。これにより、本実施形態においても、入力回転軸３３１の回転を出力回転軸３３５の回転と同期させることができ、エンドエフェクタ３に所要の動作をさせるようにエフェクタアクチュエータ３を簡便に制御することができる。また、第２自在継手３３４がツール１１に近位に配置されるので、動力伝達機構３０７のうち第２自在継手３３４よりも動力が伝達される方向における下流側において、構造がコンパクトになる。

本実施形態においては、中間回転軸３３３が、パラレルリンク機構を構成する第１リンク１６及び第２リンク１７と非平行である。したがって、第１自在継手３３２及び第２自在継手３３４の間の距離は、エンドエフェクタ３の位置に応じて変わる。このため、本実施形態に係る動力伝達機構３０７は、中間回転軸３３３を伸縮させて中間回転軸３３の長さを可変にする伸縮部３３７を有している。伸縮部３３７は、望遠鏡状に嵌め合わされた外筒部３３７ａ及び内筒部３３７ｂを有する。外筒部３３７ａ及び内筒部３３７ｂはスプライン嵌合している。これにより、外筒部３３７ａが内筒部３３７ｂに対して軸線方向に相対移動可能になり、外筒部３３７ａの回転が内筒部３３７ｂに伝達されるようになる。このような伸縮部３３７を設けることにより、エンドエフェクタ３の位置が変化しても、動力伝達機構３０７が等速ジョイントとして機能する。また、本実施形態における伸縮部３３７の伸縮ストロークは、従前のセンタ軸式における伸縮機構に必要とされる伸縮ストロークよりも短くてすむ。このため、塵芥が発生するのを極力抑制することができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更可能である。上記実施形態においては、３組のアーム機構を備えるいわゆるデルタロボットに本発明を適用した場合を例示したが、２組のアーム機構を備えたパラレルリンクロボットにも同様にして本発明を適用可能である。２組のアーム機構を備えるパラレルリンクロボットにおいては、第１ジョイント及び第２ジョイントは、２つの部材を互いに１軸周りに回動可能に連結する部材であればよい。

また、一組のアーム機構にアクチュエータを設けるのみならず、他のアーム機構が同様にして第３リンク、第４リンク及びエフェクタアクチュエータを備えていてもよい。このように本発明によれば、エンドエフェクタを動作させる動力を発生するエフェクタアクチュエータを容易に追加することができる。さらに、同一のアーム機構に、第１実施形態に例示したエフェクタアクチュエータ及び動力伝達機構の組と、第２実施形態に例示したエフェクタアクチュエータ及び動力伝達機構の組が設けられていてもよい。

本発明は、エンドエフェクタに所要の動作をさせるようエフェクタアクチュエータを簡便に制御可能なロボットを提供することができるとの作用効果を奏し、３組のアームを備えたパラレルリンクロボットであってエンドエフェクタを動作させる動力を発生するエフェクタアクチュエータを備えたものに広く利用することができる。

１ ロボット
２ ベース
３ エンドエフェクタ
４ アーム機構
５ アームアクチュエータ
６ エフェクタアクチュエータ
７ 動力伝達機構
１１ ツール
１２ ツール取付部
１５ 基端アーム
１６ 第１リンク
１７ 第２リンク
１９ａ，１９ｂ 第１ジョイント
２０ａ，２０ｂ 第２ジョイント
２１ 第３リンク
２２ 第４リンク
３１ 入力回転軸
３２ 第１自在継手
３３ 中間回転軸
３４ 第２自在継手
３５ 出力回転軸
３６ 減速機
３３７ 伸縮部

Claims (5)

1. ベースと、ツール及び該ツールを取り付けるツール取付部を有するエンドエフェクタと、前記ベース及び前記ツール取付部の間を接続する３組のアーム機構と、前記エンドエフェクタを動作させる動力を発生するエフェクタアクチュエータと、前記エフェクタアクチュエータにより発生された動力を前記エンドエフェクタに伝達する動力伝達機構と、を備え、
   各前記アーム機構が、基端アームと、互いに平行に配置されてパラレルリンク機構を構成する第１リンク及び第２リンクと、を有し、前記基端アームは、その基端部にて前記ベースに揺動可能に連結され、前記第１リンク及び前記第２リンクは、それぞれの基端部にて前記基端アームの先端部に第１ジョイントを介して回転可能に連結され、且つ、それぞれの先端部にて前記ツール取付部に第２ジョイントを介して回転可能に連結され、
   前記３組のアーム機構のうち一つが、第３リンクと、前記エフェクタアクチュエータが取り付けられる第４リンクとを更に有し、当該一つのアーム機構の基端アームと前記第３リンクとがパラレルリンク機構を構成するように、前記第３リンクの基端部が前記ベースに回動可能に連結されると共に前記第３リンクの先端部と当該一つのアーム機構の基端アームの先端部とが前記第４リンクにそれぞれ回動可能に連結され、
   前記動力伝達機構は、前記エフェクタアクチュエータと接続される入力回転軸と、前記エンドエフェクタと接続される出力回転軸と、を備え、前記入力回転軸に第１自在継手を介して中間回転軸の一端部が連結され、前記中間回転軸の他端部に第２自在継手を介して前記出力回転軸が連結され、且つ、前記入力回転軸の軸線が前記出力回転軸の軸線と平行に延在するよう構成されている、ロボット。
2. 前記動力伝達機構は、前記第１自在継手、前記中間回転軸、及び前記第２自在継手を、前記第１ジョイント、前記第１リンク及び前記第２リンク、及び前記第２ジョイントとはそれぞれ別個に備えている、請求項１に記載のロボット。
3. 前記第１自在継手が、前記第１ジョイントよりも前記ベースに近位に配置され、且つ、前記第２自在継手が、前記第２ジョイントよりも前記エンドエフェクタに近位に配置され、前記中間回転軸が、前記第１リンク及び前記第２リンクと平行に延在する、請求項２に記載のロボット。
4. 前記第１自在継手が、前記第１ジョイントよりも前記ベースから遠位に配置され、前記第２自在継手が、前記第２ジョイントよりも前記エンドエフェクタに近位に配置され、前記動力伝達機構が、前記中間回転軸を軸線方向に伸縮させる伸縮部を更に有する、請求項２に記載のロボット。
5. 前記エフェクタアクチュエータの電源部と、前記電源部から前記エフェクタアクチュエータに給電する給電体とを更に備え、
   前記基端アームが中空空間を有し、前記電源部が前記ベースに設けられ、前記給電体が前記基端アームの前記中空空間を延在する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のロボット。

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